[发明专利]废气门阀

说明书

技术领域

本发明涉及通常被称为废气门阀的涡轮增压器涡轮废气门阀。本发明的方面涉及用于内燃发动机的排气系统以及对与内燃发动机相关联的催化转化器进行加热的方法。

背景技术

众所周知，需要并期望减少来自内燃(IC)发动机动力机动车辆的某些排放物。汽油和柴油的燃烧产生了对环境有害的排放物。通常，这种排放物包括碳氢化合物(HCs)、一氧化碳(CO)、氮氧化物(NO_x)和颗粒物质。

多年来，已对IC发动机进行了各种改进以提高效率并减少有害排放物。减少这种排放物的重要历史发展涉及在配备有IC发动机的机动车辆的排气系统中安装催化转化器。

在汽油动力IC发动机中，现代催化转化器将HCs和CO催化氧化成CO₂和H₂O，同时将NO_x还原成氮气，这些催化转化器是所谓的三元催化转化器。这种转化器通常包括携带起催化作用的贵金属比如铂、钯等的陶瓷载体或者有时是金属箔载体。在柴油动力IC发动机中，通常使用柴油氧化催化器，并且有时为了将NO_x还原成氮气而将柴油氧化催化器与其他处理装置相结合。

为了使汽油动力IC发动机以最佳效率运行，通常使用非化学计量比的燃料和空气。此外，为了使催化效率最佳，催化转化器必须在升高的温度(即，高于环境温度)下进行操作。即便不是所有的，至少大部分催化转化器都具有最佳工作温度，同时它们也具有所谓的“起燃温度”，“起燃温度”是催化化学反应变得自维持时的温度，并且由此产生的热帮助将转化器载体加热达到其最佳温度或朝该组最佳温度加热。因此，在非化学计量的燃烧混合和较低的催化器温度下，存在排放可能增加的风险。

通常使用排气的余热对催化转化器进行加热。显然，在发动机起动时，在排气能够对催化转化器和其他排放部件(这些排放部件具有相当大的热质量)进行充分加热以使催化转化器达到其有效操作温度之前存在一定的时间段。在温度充分升高之前，催化转化器将不是最有效的，因此排放将很可能高于期望。实际上，在IC发动机的预热阶段期间通常经历了最大排放。

在某些车辆中，已知在排气系统中设置涡轮增压器。涡轮增压器通常被设置用来增强发动机性能。然而，为了经受住排气阀紧之后的排气的高温，涡轮增压器的部件比如涡轮壳体可以由具有高热惯性的钢铸成。因此，涡轮增压器通常具有较高的热惯性，并且由于涡轮增压器通常定位于催化转化器的上游，导致在起动状态中或在起动状态紧之后到达催化转化器的排气的温度降低。因此，在整个排气系统达到至少一定程度的热平衡之前，催化转化器可能不会被加热到其最佳操作温度和/或起燃温度，因此将不会有效地减少排放。

来自消费者方面的压力正驱使制造商生产更大的机动车辆，例如运动型多用途车辆(SUV)、越野车辆、货车等，而立法和社会压力正在推动使发动机尺寸减小以试图限制燃料消耗及伴随的排放。然而，发动机尺寸的减小将很可能减少催化器可用的热，而介于其间的部件(包括涡轮增压器，如果存在的话)的热质量可能保持相同或增加，致使进一步加剧该问题。例如，新的排放标准很可能将催化器的尺寸(体积)与车辆的尺寸或重量等级关联起来。因此，较大的SUV将比较小的SUV具有更大的催化器体积，因此较大的SUV将比较小的SUV需要更大量的热能以实现所需的起燃温度。车辆(例如，SUV)的发动机尺寸减小的压力将加剧较大车辆的加热问题。

为了帮助解决催化转化器加热滞后问题，已经提出在催化转化器内设置加热盘管以将催化转化器载体加热达到最佳操作温度或朝该最佳操作温度加热。显然，这种解决方案可能增加排气系统的成本和复杂性。例如，使用这种解决方案在批量生产方面可能是有问题的。此外，在柴油氧化催化器(DOC)与柴油颗粒过滤器(DPF)结合的某些柴油车辆中，DPF的在没有相关联的空气流的情况下的局部加热会导致燃烧风险。

本发明的目的是提供下述装置：该装置用于在不需要在催化转化器内设置加热盘管的情况下确保特别是起动期间IC发动机的低排放量。

发明内容

本发明的方面涉及所附权利要求中所限定的废气门阀、排气系统和加热催化转化器的方法。

根据本发明的方面，提供了一种用于内燃发动机中的涡轮增压器的旁通路径的废气门阀，该废气门阀包括阀座和阀构件，其中，阀座限定了与用于沿着旁通路径流动的气体的主流动轴线非正交的平面，并且阀构件能够从打开位置枢转至关闭位置，其中，在关闭位置中，阀构件座置在阀座上，而在完全打开位置中，阀构件定位成将离开旁通路径的气体引导到催化转化器载体的前部面上以对载体进行加热。